Forschung

 

Informationsbroschüre "Department of Physics"

 

Physikalisches Institut

Am Physikalischen Institut werden experimentelle Arbeiten zur Grundlagenforschung auf den Gebieten der Kern- und Teilchenphysik, der Astroteilchenphysik, der Atom- und Quantenoptik sowie der Festkörperphysik durchgeführt. Im Bereich der Kern- und Teilchenphysik werden im Rahmen von internationalen Kollaborationen an zahlreichen Beschleuniger- und Reaktorlaboratorien Eigenschaften der Atomkerne untersucht, bei denen die Zusammensetzung der Kernbausteine, Protonen und Neutronen aus Quarks, eine Rolle spielt. Die Astroteilchenphysik untersucht Neutrinoeigenschaften und sucht nach dem neutrinolosen doppelten Betazerfall in 76Ge sowie nach dunkler Materie.

Das Arbeitsgebiet der Atom- und Molekülphysik reicht von Experimenten mit lasergekühlten atomaren Materiewellen über quantenoptische Untersuchungen zur Wechselwirkung zwischen Licht und Atomen bis hin zur nichtlinearen Optik, der Entwicklung neuartiger Laserquellen sowie von Methoden zur höchstauflösenden Oberflächentopometrie. Der Arbeitsbereich der experimentellen Festkörperphysik konzentriert sich auf die Tieftemperaturuntersuchungen von Halbleitern, klassischen Supraleitern und den oxidischen Hochtemperatursupraleitern. Zu dieser Grundlagenforschung kommen Anwendungen der Kernspinresonanz in Molekülphysik und Medizin hinzu.

Institut für Theoretische Physik

Am Institut für Theoretische Physik werden Probleme der Teilchen-, Kern- und Festkörperphysik sowie Fragen der Allgemeinen Relativitätstheorie untersucht. Dabei erlauben umfangreiche Computersimulationen in allen Bereichen zunehmend eine wesentliche Verbesserung der Genauigkeit beim Vergleich der theoretischen Vorhersagen mit experimentellen Daten.

Im Bereich der Kern-und Teilchenphysik werden Methoden der quantenmechanischen Vielteilchentheorie entwickelt, mit denen der Aufbau der Hadronen aus Quarks und die Modifikation dieser Kernbausteine im nuklearen Medium beschrieben wird.

Im Bereich der Allgemeinen Relativitätstheorie werden die Einstein-Gleichungen insbesondere für rotierende Objekte untersucht.

Im Bereich der Festkörperphysik werden moderne Methoden der Vielteilchen-Quantenmechanik und Feldtheorie eingesetzt, um Transport- und Gleichgewichtseigenschaften supraflüssiger, magnetischer und supraleitender Materialien ausgehend von mikroskopischen Modellen her zu verstehen.

Institut für Angewandte Physik

Das Institut für Angewandte Physik hat eine lange Tradition in derStrukturanalyse von Festkörpern bis in atomare Dimensionen mit Elektronen-, Ionen- und Röntgenstrahlen. Neben der Materialanalyse kleinster Bereiche wird die Materialbearbeitung, die Herstellung und Prüfung von Strukturen im Submikrometerbereich für die Halbleitertechnologie und Mikroelektronik erforscht und entwickelt. Es werden die physikalischen Grundlagen dieser Methoden untersucht und und die Möglichkeiten für neuartige Bauelemente der Informationsverarbeitung untersucht, gleichzeitig werden die Verfahren aber auch für die praktische Anwendung nutzbar gemacht.

Institut für Astronomie und Astrophysik

Abteilung Astronomie

Der experimentelle Forschungsschwerpunkt der Abteilung Astronomie liegt derzeit im Bereich der Weltraumastronomie. Dazu werden Detektorsysteme für Weltraumsatelliten entwickelt, die eine Beobachtung in Wellenlängenbereichen erlaubt, die vom Erdboden aus verschlossen sind. Die Daten dieser Satellitenexperimente werden analysiert und ausgewertet.

Abteilungen Theoretische Astrophysik und Computational Physics

Aktuelle Arbeitsfelder in den Abteilungen Theoretische Astrophysik und Computational Physics sind die numerische Modellierung kosmischer Röntgenquellen, numerische Relativitätstheorie, relativistische Probleme im Sonnensystem, Quantenchaos und die äußere Sonnenatmosphäre.

Abteilung für Medizinische Physik (Medizinische Fakultät)

Arbeitsfelder: Bestrahlungsplanungssystem Hyperion, schnelle Monte-Carlo-Dosisberechnung für die Strahlentherapieplanung, biologische Modellbildung für die Strahlentherapie, Dosimetrie von Elektronen- und Photonenstrahlung, ...

 

Forschungskooperationen

  • SFB/Transregio 21: "Control of quantum correlations in tailored matter (Co.Co.Mat)", Specher: Prof. Dr. T. Pfau, Stuttgart; in Tübingen: Prof. Dr. R. Kleiner (seit 2005)
  • SFB/Transregio 7: "Gravitationswellenastronomie", Sprecher: Prof. Dr. B. Brügmann, Jena; in Tübingen: Prof. Dr. K. Kokkotas (2003-2014)
  • DFG Forschergruppe FOR 759: "The Formation of Planets: The Critical First Growth Phase", Sprecher: Prof. Dr. W. Kley (2006-2014)
  • SFB/Transregio 27: "Neutrinos and Beyond", Sprecher: Prof. Dr. L. Oberauer, Garching; in Tübingen: Prof. Dr. J. Jochum (2007-2011)
  • Europäisches Graduiertenkolleg Basel-Tübingen: "Hadronen im Vakuum, in Kernen und Sternen", Sprecher: Prof. J. Jochum (2001-2010)

 

SFB/TR 7 "Gravitationswellenastronomie"

Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie,  die sich bisher sehr erfolgreich in Astrophysik, Astronomie, Kosmologie und Himmelsmechanik erwiesen hat  und ohne die z.B. das Global Positioning System (GPS) nicht denkbar wäre, liefert Voraussagen über  Gravitationswellen. Im SFB/Tr 7 werden diese Gravitationswellen und deren astrophysikalische Quellen theoretisch und experimentell untersucht.

SFB/TR 21 "Quantenkontrolle in maßgeschneiderter Materie"

Im SFB/TR 21  Co.Co.Mat

Quantenkontrolle in maßgeschneiderter Materie:

Gemeinsame Perspektiven von mesoskopischen Systemen und Quantengasen

werden Aspekte der Quantenoptik mit der Festkörperphysik verbunden. Im Zentrum steht die Untersuchung grundlegender Fragestellungen aus dem Bereich der Quantenmaterie. Als Quantenmaterialien dienen in erster Linie Quantengase sowie mesoskopische Systeme, da diese in einer definierten Umgebung und Geometrie kontrolliert werden können. Neben der Entwicklung neuer Materiezustände und dynamischer Quantenzustände sollen auch neue Phasenübergänge erforscht werden.

SFB/TR 71 "Geometrische Partielle Differentialgleichungen"

Im SFB/TR 71 (2009 - 2013)

Geometrische Partielle Differentialgleichungen

wurden  partielle Differentialgleichungen geometrischen Ursprungs von verschiedenen Ansatzpunkten, welche einen Bogen von Geometrie, Analysis, mathematischer Physik, Numerischer und Experimenteller Mathematik sowie Computer Visualisierung spannen, untersucht. Schwerpunkte bildeten die Untersuchung nichtlinearer Variationsprobleme, wie etwa das Oberflächen- und Willmorefunktional unter verschiedenen Nebenbedingungen, Evolutionsgleichungen fuer Untermannigfaltikeiten und  Riemannschen Metriken, Strömungsdynamik und Probleme aus der mathematischen Physik.

FOR 759 "The Formation of Planets: The Critical First Growth Phase"

Die DFG Forschergruppe FOR 759

The Formation of Planets: The Critical First Growth Phase

beschäftigte sich mit der Frühphase der Planetenentstehung. Überraschenderweise ist die Entstehung von metergroßen Objekten immer noch nicht gut verstanden. In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern an 5 weiteren Standorten aus der Astrophysik, Geophysik und Mineralogie wurden die physikalischen Bedingungen im Urnebel des Sonnensystems untersucht.

Graduiertenkolleg "Hadronen im Vakuum, in Kernen und Sternen"

Das Europäische Graduiertenkolleg Basel-Graz-Tübingen

Hadronen im Vakuum, in Kernen und Sternen

unterstützte von 2001 bis 2010 Doktoranden auf dem Gebiet der Kern- und Teilchenphysik. Besonderes Merkmal ist ein enge Zusammenarbeit zwischen der Experimentalphysik und der Theoretischen Physik auf diesem Gebiet.